JP2001006314A - 超音波溶着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディスクカートリッジのシェルにシート状の
薄肉のシャッターガイド板を超音波溶着で取付ける場合
に、その表面に凹凸や照りが発生しやすいのでこれを防
止する。 【解決手段】 ディスクカートリッジのシェルにシャッ
ターのスライドをガイドする薄肉シート状のシャッター
ガイド板を超音波により溶着する超音波溶着方法であ
る。上記シェルの下ハーフ２２のシャッターガイド板取
付部６に、多数の主溶着リブ５１…５１を升目状（多点
状）に形成するとともに、上記主溶着リブ５１…５１の
間にこれよりも背丈の低い副溶着リブ５２…５２を形成
する。上記主溶着リブ５１…５１の頂部にシャッターガ
イド板５を当てて、超音波振動を加え、先ず上記主溶着
リブ５１…５１を溶融させたのちに副溶着リブ５２…５
２を溶融、固化してシャッターガイド板５をシェルの下
ハーフ２２に溶着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波振動を加え
ることによって第１，第２の合成樹脂材を結合する超音
波溶着方法に関し、特に第１，第２の合成樹脂材のうち
のいずれか一方がシート状の合成樹脂材である場合に適
用することを目的とした超音波溶着方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】第１の合成樹脂材にシート状の第２の合
成樹脂材を溶着する場合として、例えば光ディスクや光
磁気ディスク等のディスクカートリッジのシェルにシャ
ッターガイド板を取付ける場合がある。

【０００３】図１２は、シャッターガイド板を取付けた
ディスクカートリッジの一例を示す斜視図である。上記
ディスクカートリッジ１０１は、熱可塑性合成樹脂製の
シェル１０２にこれと同質の合成樹脂製のシート状のシ
ャッターガイド板１０３が取付けられていて、該シャッ
ターガイド板１０３でシャッター１０４の端部１０４ａ
を抑えて、該端部１０４ａが反り返るのを防止し、上記
シャッター１０４がスムーズにスライドするようにして
いる。

【０００４】図１３〜１４に示したように、上記シャッ
ターガイド板１０４は、これを上記シェル１０２に形成
した第１，第２の溶着リブ１１１，１１２に押し付けて
超音波振動を加えることにより、上記第１，第２のリブ
１１１，１１２を溶融，固化させることにより、上記シ
ェル１０２に取付けられる。

【０００５】上記第１，第２の溶着リブ１１１，１１２
は、同一の高さ、及び同一の断面形状に形成されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
超音波溶着方法には次に述べるような問題点があった。 （１）図１３に示したように、第１，第２の溶着リブ１
１１，１１２間の間隔Ｄが広いと、これら溶着リブ１１
１，１１２を溶融させたときに、これら溶着リブ１１
１，１１２の間の中央部Ｃに溶融樹脂が回り込まず、こ
のために該部の結合強度が弱くなる。 （２）上述のような問題点を解決するために、上記第
１，第２の溶着リブ１１１，１１２の間に、これらと同
じ第３の溶着リブを形成することも、つまり溶着リブの
数を増やすことも考えられるが、同じ背の高さの溶着リ
ブの数を増やすと、そのぶん強い超音波振動を加えなけ
ればならず、また溶着リブが溶け出すのが遅くなる。 （３）また、上述のような問題点を解決するために、上
記第１，第２の溶着リブ１１１，１１２を高くし、その
体積を増やし、これら第１，第２の溶着リブ１１１，１
１２を溶融したときの溶融樹脂量を増やすことも考えら
れるが、上記第１，第２溶着リブ１１１，１１２を高く
すると、図１４に示すシャッターガイド板１０３の表面
に発生する線状（筋状）の凹凸１２１が高くなり、また
凹凸１２１に所謂照りが発生して目立ちやすいものにな
る。

【０００７】本発明は、上記従来の問題点を解決するこ
とを目的としてなされたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１の合成樹
脂材に、シート状の第２の合成樹脂材を超音波振動によ
って溶着する超音波溶着方法において、上記第１又は第
２の合成樹脂材のいずれか一方の合成樹脂材に、多数の
第１の溶着リブを多点に分散して形成するとともに、こ
れら第１の溶着リブの間に、これよりも背丈の低い第２
の溶着リブを形成し、上記第１の溶着リブの頂部に他方
の合成樹脂材を押し付けて超音波振動を加えるようにし
たので、上記超音波振動によって先ず第１の溶着リブが
溶融し、次に第２の溶着リブが溶融して固化することに
より、第１の合成樹脂材にシート状の第２の合成樹脂材
が結合される。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の超音波溶着方法をディス
クカートリッジのシェルにシャッターガイド板を取付け
る（溶着する）場合を例にとって説明する。

【００１０】図１は、ディスクカートリッジ１を裏返し
て分解した状態の斜視図である。上記ディスクカートリ
ッジ１は、ディスク２を回転可能に収容したシェル（カ
ートリッジ）３にシャッター４をスライド可能に取付け
るとともに、上記シェル３にシャッター４の先端部のス
ライドをガイドするシャッターガイド板５を取付けるこ
とにより構成されている。上記シャッターガイド板５
は、上記シェル３の下ハーフ２２に設けられたシャッタ
ーガイド板取付部６に本発明の超音波溶着方法で取付け
られる。そして、図２に示したように、上記シャッター
ガイド板５は、シャッターガイド板取付部６の一側面６
ａから庇状に突出する部分で上記シャッター４の先端部
４１ａの上面を抑えて、該先端部が反り返るのを防止し
て円滑にスライドさせるようになっている。

【００１１】次に、各構成部分について詳細に説明す
る。図１に示したように、上記ディスク２は、円盤状の
光磁気ディスク本体１１と、該光磁気ディスク本体１１
を挟むようにして、その中央部に取付けられた金属性の
上，下ハブ１２，１３とからなっている。

【００１２】上記シェル３は、上ハーフ（図１では下方
のハーフ）２１と下ハーフ２２（図１では上方のハー
フ）とからなっている。下ハーフ２２は、中央部に上記
ディスク駆動軸挿入用の開口部３２を有し、該ディスク
駆動軸挿入用の開口部３２に並べた状態で記録再生用の
開口部３１を有していて、上記ディスク駆動軸挿入用の
開口部３２に上記ディスク２の下ハブ１３が臨み、上記
記録再生用の開口部５に上記光磁気ディスク本体１１の
記録エリアが臨むようになっている。また、上記下ハー
フ２２は、外側面（図１の上面）にシャッター取付用凹
部（シャッタースライドエリア）３３を有していて、該
シャッター取付用凹部３３の一側部３３ａにシャッター
４を押し当てると、該シャッター４によって上記下ハー
フ２２の記録再生用の開口部３１とディスク駆動軸挿入
用の開口部３２は閉塞され、他側部３３ｂに押し当てる
と上記開口部３１，３２は開放されるようになってい
る。

【００１３】上記シャッター取付用凹部３３の奥端側に
は、次に詳しく説明するシャッター４の先端部の折曲部
を挿入する溝部（シャッター自由端収納部）３４と上記
シャッターガイド板取付部６が設けられている。

【００１４】上ハーフ２１は、内側面（図１の上面）の
中央部に環状のリブ（凸部）３５を有し、該環状のリブ
３５に並べた状態で記録再生用の開口部３１を有してい
て、上記環状のリブ３５内に上記ディスク２の上ハブ１
２が臨み、上記記録再生用の開口部３１に上記光磁気デ
ィスク本体１１の記録エリアが臨むようになっている。
また、上記上ハーフ２１は、外側面（図１の下面）にシ
ャッター取付用凹部（シャッタースライドエリア）３３
を有して、該シャッター取付用凹部３３の一側面３３ａ
にシャッター４を押し当てると、該シャッター４によっ
て、上記下ハーフ２２の記録再生用の開口部３１が閉塞
され、他側部３３ｂに押し当てると上記開口部３１が開
放されるようになっている。そして、上記上，下ハーフ
２１，２２のシャッター取付用凹部２３，２３を挟むよ
うにしてシャッター４がシェル３に取付けられる。

【００１５】上記シャッター４は、上記上，下ハーフ２
１，２２のシャッター取付用凹部３３，３３上に重ね合
わせる上，下一対のシャッター板部（開口開閉部）４
１，４２と、これらシャッター板部４１，４２の一端部
を連結している連結部４３とによってコ字状に形成され
ている。そして、上記連結部３３の内面側に取付けたス
ライド部材４４の脚部を上，下ハーフ２１，２２のスラ
イドガイド溝に挿入して、これら上，下ハーフ２１，２
２の間に上記スライド部材４４を挟むことにより、上記
シャッター４はシェル３の前端側にスライド可能に取付
けられている。

【００１６】上記シャッター４の一方のシャッター板部
４１は、上記下ハーフ２２に設けた記録再生用の開口部
３１とディスク駆動軸挿入用の開口部３２の両方を閉塞
できる長さＬ₁に形成されているとともに、他方のシャ
ッター板部４２は、上記上ハーフ２１に設けた記録再生
用の開口部３１を閉塞できる長さＬ₂に形成されてい
る。

【００１７】上記一方のシャッター板部４１の先端部４
１ａは、一段低くなるように折曲げられていて、図２に
示したように、上記下ハーフ２２に設けた溝部３４に侵
入して、その上部を上記シャッターガイド板５で抑えら
れて、上記シャッター板部４１の先端部４１ａが所謂反
り返った状態になって、下ハーフ２２から浮き上がるの
を防止される。

【００１８】図３に示したように、上記シャッターガイ
ド板５は、０．２〜０．８ｍｍ程度の肉厚Ｔのシート状
のポリカーボネートやＡＢＳ等の合成樹脂材で作られて
いる。

【００１９】上記下ハーフ２２に設けられたシャッター
ガイド板取付部６には、多数の第１の溶着リブ（以下、
主溶着リブという）５１…５１と第２の溶着リブ（以
下、副溶着リブという）５２…５２がその全面に亘って
升目状或は網目状に１平方ｃｍ当り５０〜５００個の割
合で形成されている。

【００２０】図４に示したように、上記主溶着リブ５１
…５１は、高さＨ１が上記シャッターガイド板５の肉厚
Ｔの１／２以下（Ｈ１≦１／２Ｔ）の四角錐形状に形成
されている。

【００２１】上記副溶着リブ５２…５２は、上記主溶着
リブ５１の高さＨ１の２／３〜１／２程度の高さＨ２
で、かつ上記主溶着リブ５１の体積の数分の１の体積の
四角錐形状に形成されている。

【００２２】そして、図５に示したように、上記下ハー
フ２２のシャッターガイド板取付部６の主溶着リブ５１
…５１の頂部上にシャッターガイド板５を重ね合わせて
超音波溶着装置６１で上記シャッターガイド板５に超音
波振動を加えて、上記主溶着リブ５１…５１と副溶着リ
ブ５２…５２を順次溶融したのちに固化して、上記シャ
ッターガイド板５をシャッターガイド板取付部４に結合
するようになっている。

【００２３】図６に示したように、上記超音波溶着装置
６１は、超音波発振器６２と、超音波発生機構部６３
と、該超音波発生機構部６３を上下動させるエアシリン
ダー６４と、上記超音波発生機構部６３の下方に配置さ
れた被加工物受け台６５と、制御盤６６を備えている。

【００２４】上記超音波発生機構部６３は、上記超音波
発振器６２により発生された電気エネルギーを機械振動
に変換する超音波振動子６７と、該超音波振動子６７の
機械振動を増幅するブースター６８と、該ブースター６
８により増幅された機械振動を被加工物としてのシャッ
ターガイド板５及び下ハーフ２２に伝播するホーン６９
とを備えている。

【００２５】溶着に当たっては、先ず上記被加工物受け
台６５上に被加工物としての下ハーフ２２を位置決めし
て載置する。次に、図７に示したように上記下ハーフ２
２のシャッターガイド板取付部６の主溶着リブ５１…５
１上にシャッターガイド板５の溶着エリアを載置したの
ちに、上記溶着エリアに上記ホーン６９を当接させる。
次いで、上記エアーシリンダ６４によって所定の加圧力
Ｆをシャッターガイド板５に付与し、該シャッターガイ
ド板５を主溶着リブ５１…５１の頂部に押し付けた状態
で該シャッターガイド板５に超音波振動を印加する。印
加する超音波振動は、シャッターガイド板５と垂直方
向、つまり超音波錐振動とし、１５ＫＨ_Z〜５０ＫＨ_Zの
範囲とするのが、４０ＫＨ_Zが望ましい。また上記縦振
動の振幅は、２０μｍ〜７０μｍの範囲が好ましい。

【００２６】上記超音波振動を印加すると摩擦熱で上記
主溶着リブ５１…５１が頂部から溶融し始める。上記主
溶着リブ５１…５１が所定の高さまで溶融すると、図８
に示したように、上記シャッターガイド板５は副溶着リ
ブ５２…５２の頂部に接触してこれら副溶着リブ５２…
５２も溶融し始める。

【００２７】上記主溶着リブ５１…５１及び副溶着リブ
５２…５２が所定の高さ位置まで溶融すると、図９に示
したように上記升目状に配置された主溶着リブ５１…５
１が溶融して周囲に広がっていくとともに、これら主溶
着リブ５１…５１の中央部においても上記副溶着リブ５
２…５２が溶融して周囲に広がっていき、図１０に示し
たように、上記シャッターガイド板取付部６の溶着エリ
アの略全域が上記主溶着リブ５１…５１と溶融した主溶
着リブ溶融樹脂５１ａと、上記副溶着リブ溶融樹脂５２
ａとで覆われた状態になる。そこで、上記超音波振動の
印加を停止すると、上記主溶着リブ溶融樹脂５１ａと副
溶着リブ溶融樹脂５２ａは再び固化（硬化）して、上記
シャッターガイド板５はシャッターガイド板取付部６に
溶着（結合）された状態になるのである。溶着強度は、
溶着リブの数と高さ、素材（樹脂）の種類、溶着時間等
によって決定されるが、実施例においては、主溶着リブ
５１…５１と副溶着リブ５２…５２の合計数を１８０個
とし、主溶着リブ５１…５１の高さを０．１ｍｍ、副溶
着リブ５２…５２の高さを０．０５ｍｍとし、素材にポ
リカーボネートを使用し、溶着時間を０．２ｓｅｃに設
定したところ、約２ｋｇ以上の溶着強度が得られた。

【００２８】なお、図１１は溶着リブ５１、５２の変形
例を示し、（Ａ）のように円錐形状であっても、（Ｂ）
に示したように半球形状であっても、図示は省略したが
波形状やその他の形状であってもよい。また、主溶着リ
ブと副溶着リブは同じ形状であっても異なる形状であっ
てもよい。

【００２９】実施例では、シャッターガイド板取付部６
に溶着リブを設けた場合を示したが、シャッターガイド
板５に溶着リブを設けてもよい。

【００３０】また、上記実施例では第１，第２（主，
副）の溶着リブ５１，５２を形成した場合を示したが、
これらよりも更に背丈の低い第３，第４の溶着リブを形
成してもよい。上記溶着リブは、シェルやシャッターガ
イド板を樹脂成形する際にこれと一体に形成しても、或
は金型による放電加工、ブラスト処理、エッチング加工
等により形成してもよい。

【００３１】

【発明の効果】本発明の超音波溶着方法には次に述べる
ような効果がある。 （１）請求項１の超音波溶着方法は、多数形成した溶着
リブの高さを変えてこれら溶着リブを順次、溶融するよ
うにしたので変形しやすいシート状の合成樹脂材を溶着
する場合でもこれらを変形させることなく、また照り等
を発生させることなく、確実に他の合成樹脂材に溶着さ
せることができる。 （２）請求項２の超音波溶着方法は、シェルに設けたシ
ャッターガイド板取付部にシャッターガイド板を容易、
確実に取付けることができる。 （３）請求項３の超音波溶着方法は、シェルを樹脂成形
する際に溶着リブをこれと一体に成形することができ
る。 （４）請求項４の超音波溶着方法は、シャッターガイド
板に多数の溶着リブを形成したので、これら多数の溶着
リブが所謂滑り止め等の作用をなしシャッターガイド板
の取扱いが容易になる。また、シャッターガイド板の表
裏の判断が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ディスクカートリッジの分解斜視図。

【図２】要部の断面図。

【図３】要部の拡大斜視図。

【図４】要部の拡大断面図。

【図５】シャッターガイド板をシャッターガイド板取付
部に載置した状態の断面図。

【図６】超音波溶着装置の正面図。

【図７】溶着工程図。

【図８】溶着工程図。

【図９】溶着工程図。

【図１０】溶着部分の模式図。

【図１１】（Ａ）と（Ｂ）は、溶着リブの変形例の斜視
図。

【図１２】従来例の斜視図。

【図１３】溶着前の断面図。

【図１４】溶着後の断面図。

【符号の説明】

１…ディスクカートリッジ、３…シェル、４…シャッタ
ー、５…シャッターガイド板、６…シャッターガイド板
取付部、５１…主溶着リブ、５２…副溶着リブ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の合成樹脂材に、シート状の第２の
   合成樹脂材を超音波振動によって溶着する超音波溶着方
   法であって、 上記第１又は第２の合成樹脂材のいずれか一方の合成樹
   脂材に、多数の第１の溶着リブを多点に分散して形成す
   るとともに、これら第１の溶着リブの間に、これよりも
   背丈の低い第２の溶着リブを形成し、上記第１の溶着リ
   ブの頂部に他方の合成樹脂材を押し付けて超音波振動を
   加えるようにしたことを特徴とする超音波溶着方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、 上記第１の合成樹脂材は、ディスクカートリッジのシェ
   ルであり、 上記シート状の第２の合成樹脂材は、上記シェルにスラ
   イド可能に取付けられているシャッターのスライドをガ
   イドするシャッターガイド板であることを特徴とする超
   音波溶着方法。
3. 【請求項３】 請求項２において、 上記多数の溶着リブを上記ディスクカートリッジのシェ
   ルに形成したことを特徴とする超音波溶着方法。
4. 【請求項４】 請求項２において、 上記多数の溶着リブを上記シャッターガイド板に形成し
   たことを特徴とする超音波溶着方法。